WO2017160053A1 - 전기자동차용 2단 변속장치 - Google Patents

전기자동차용 2단 변속장치 Download PDF

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carrier
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ring gear
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송세일
문철우
김용환
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자동차부품연구원
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Definitions

  • the present invention relates to a two-speed transmission for an electric vehicle, and more particularly, to a two-speed transmission for an electric vehicle that can reduce the number of parts used in the two-speed shift to reduce maintenance costs and improve productivity. .
  • electric vehicles unlike gasoline engines, use electricity as fuel and storage batteries as a power source. Such electric vehicles have recently been in the spotlight as pollution-free vehicles with no emissions. Electric vehicles have excellent motor characteristics, so that the speed of the vehicle is controlled by using a speed reducer having a single gear ratio.
  • the present invention has been made to improve the above problems, the object of the present invention is to provide a two-speed transmission for an electric vehicle that can reduce the production cost by using a small motor while satisfying the driving conditions of the electric vehicle. have.
  • Two-speed transmission device for an electric vehicle the gearbox unit; A drive unit for providing power to the gear box unit; A sun gear part embedded in the gear box part and axially connected to the driving part to rotate; A planetary gear part embedded in the gear box part and engaged with an outer part of the sun gear part; A carrier part embedded in the gear box part and rotatably supporting the planetary gear part; A ring gear part embedded in the gear box part and installed outside the carrier part and engaged with the planetary gear part; A first sink portion axially connected to the drive portion to rotate together with the sun gear portion and selectively connected to the carrier portion to adjust shift; And a second sink part mounted on the gear box part and selectively coupled to the ring gear part to adjust a shift.
  • the drive unit in the present invention the electric motor unit is operated by the supply of electricity; And a drive shaft part connected to the electric motor part to rotate and connected to the sun gear.
  • the first synchro portion the first synchro hub portion spaced apart from the carrier portion, connected to the drive shaft portion; And a first synchro sleeve unit installed to be slidably movable outside the first synchro hub unit to selectively connect the first synchro hub unit and the carrier unit.
  • the carrier portion when the first synchro hub portion and the carrier portion are connected to each other by the first synchro sleeve portion, the carrier portion is synchronized with the first synchro hub portion and rotated in the same direction when the first synchrohub portion is rotated. .
  • the present invention further includes a clutch unit installed between the electric motor unit and the sun gear unit to control transmission of power through the drive shaft unit.
  • the present invention further includes a control unit for controlling the operation of the first sync unit, the second sync unit, and the clutch unit.
  • the second synchro part is fixed to the gearbox part and is installed to be slidably moveable so as to be coupled to or released from the ring gear part.
  • the rotation of the ring gear portion is limited.
  • a first speed shift stage when the first synch unit is disconnected from the carrier unit and the second synch unit is coupled to the ring gear unit, a first speed shift stage may be realized.
  • the parking mode is implemented.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a two-speed transmission for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view schematically showing a state in which a two-speed transmission for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention is operated in one stage.
  • FIG. 3 is a view schematically showing a state in which a two-speed transmission for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention is operated in two stages.
  • FIG. 4 is a view schematically showing a state in which a two-speed transmission device for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention is in a parking mode.
  • FIG. 5 is a view schematically showing a configuration in which a clutch unit and a control unit are added to a two-speed transmission for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view schematically showing a connection relationship of the control unit in the two-speed transmission for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • a two-speed transmission device 1 for an electric vehicle may include a gear box unit 10, a driving unit 20, a sun gear unit 30, and a planetary gear unit 40. ), A carrier portion 50, a ring gear portion 60, a first synchro portion 110, and a second synchro portion 120.
  • the gearbox unit 10 is mounted to the vehicle body, and the driving unit 20 provides power to the gearbox unit 10.
  • the gearbox portion 10 includes a sun gear portion 30, a planetary gear portion 40, a carrier portion 50, a ring gear portion 60, a first synchro portion 110, and a second synchro portion 120. ) Is built.
  • the driving unit 20 provides power to the electric vehicle.
  • the drive unit 20 includes an electric motor unit 21 that is operated by supply of electricity, and a drive shaft unit 22 that is connected to the electric motor unit 21 and rotates.
  • the driving unit 20 may use the electric motor unit 21, it may be used simultaneously with the electric motor unit 21 and other power devices.
  • the drive shaft portion 22 is connected to the electric motor portion 21. When the electric motor 21 is operated, the drive shaft 22 is rotated, and the sun gear 30 connected to the drive shaft 22 is also rotated.
  • the sun gear unit 30 is rotated in axial connection with the driving unit 20.
  • the sun gear 30 is similarly rotated in one direction. If the driving force is provided in the other direction from the drive unit 20, the sun gear portion 30 is also rotated in the other direction in the same way.
  • the sun gear part 30 may be formed in various shapes in the technical concept that is connected to the drive unit 20 and the shaft is rotated.
  • the sun gear unit 30 may be directly axially connected to the driving unit 20, or may be indirectly axially connected through another link member.
  • the planetary gear portion 40 is engaged with the outer side of the sun gear portion 30, and the carrier portion 50 supports the planetary gear portion 40 so that the planetary gear portion 40 can rotate.
  • the ring gear part 60 is installed outside the carrier part 50 and meshes with the planetary gear part 40.
  • the planetary gear portions 40 which are installed in engagement with the outside of the sun gear portion 30 are spaced apart at set intervals, and a plurality of planetary gear portions 40 are provided on the outside of the sun gear portion 30.
  • the planetary gear portion 40 meshes with the outer side of the sun gear portion 30 to rotate and moves along the outer side of the sun gear portion 30. Since the planetary gear part 40 is rotatably installed in the carrier part 50, the carrier part 50 is also rotated by the rotation of the planetary gear part 40.
  • the carrier part 50 may be formed in various shapes within the technical concept of rotatably supporting the planetary gear part 40.
  • Carrier part 50 according to the present embodiment is formed in the cross-sectional shape of the letter "C" is connected to the body member 52 and the rotation center of the body member 52, the planetary gear portion 40 is rotatably installed And an output shaft 54.
  • the body member 52 and the output shaft 54 are rotated at the same time, the sun gear portion 30 is installed on the inside of the body member 52, the first sink portion 110 in the opened portion of the body member 52 Is installed.
  • the ring gear part 60 is installed outside the carrier part 50, and teeth are formed along the inner part of the ring gear part 60.
  • the planetary gear part 40 is engaged with the inner side of the ring gear part 60, and the planetary gear part 40 rotates along the ring gear part 60 by the rotation of the sun gear part 30.
  • the first sink unit 110 is axially connected to the driving unit 20.
  • the first synchro part 110 rotates together with the sun gear part 30 and is coupled to or released from the carrier part 50 to adjust the shift.
  • the first synchro part 110 includes a first synchrohub part 111 and a first synchro sleeve part 112.
  • the first synchro hub part 111 is spaced apart from the carrier part 50 and connected to the driving shaft part 22.
  • the first synchro sleeve part 112 is installed to be slidably movable outside the first synchro hub part 111 and selectively connects the first synchro hub part 111 and the carrier part 50.
  • the first synchro hub portion 111 is installed at a front side (left of FIG. 1) spaced apart from the carrier portion 50 and is fixed to the drive shaft portion 22, and the sun gear portion 30 is rotated by the rotation of the drive shaft portion 22. Is rotated together. Teeth are formed on the inner side of the first synchro sleeve portion 112 facing the first synchro hub portion 111, and teeth are also formed on the outer side of the first synchro hub portion 111 and the outer side of the carrier portion 50. . Thus, the inner portion of the first synchro sleeve portion 112 and the outer portion of the first synchro hub portion 111 and / or the outer portion of the carrier portion 50 may be combined.
  • the first synchro sleeve unit 112 connects the first synchrohub unit 111 and the carrier unit 50 to synchronize various rotations of the first synchrohub unit 111 and the carrier unit 50. Joints can be used.
  • the second synchro part 120 is mounted to the gearbox part 10 and selectively coupled to the ring gear part 60. That is, the second sink portion is coupled to or released from the ring gear portion 60 to adjust the shift.
  • the second synchro part 120 is installed to be slidably movable in the fixed state of the gearbox part 10 and is selectively coupled to the ring gear part 60. When the second sink unit 120 is coupled to the ring gear unit 60, the rotation of the ring gear unit 60 may be limited.
  • FIG. 2 is a view schematically showing a state in which a two-speed transmission for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention is operated in one stage.
  • the first synchro part 110 is disconnected from the carrier part 50, and the second synchro part 120 is coupled to the ring gear part 60. That is, when the first sink unit 110 is spaced apart from the carrier unit 50, when the sun gear unit 30 rotates in one direction, the ring gear unit 60 also tries to rotate in one direction, in which case the ring gear unit 60 is rotated. Rotation in one direction of, for example, clockwise rotation is constrained by the second synchro 120.
  • the planetary gear part 40 moves along the ring gear part 60. That is, the planetary gear unit 40 rotates clockwise, and together with the planetary gear unit 40, the carrier unit 50 also rotates in the same direction as the planetary gear unit 40.
  • the rotational speed of the carrier unit 50 rotated together with the planetary gear unit 40 is the rotation of the sun gear unit 30. It is slower than speed. That is, when the sun gear unit 30 is driven while the ring gear unit 60 is constrained to rotate, the carrier unit 50 also rotates while decelerating in the same direction, and thus, the first stage of the two-speed transmission device 1 for an electric vehicle. Shift is made.
  • FIG. 3 is a view schematically showing a state in which a two-speed transmission for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention is operated in two stages.
  • the first synchro part 110 is connected to the carrier part 50, and the second synchro part 120 is disengaged from the ring gear part 60. That is, when the first synchro sleeve unit 112 is moved to connect the first synchro hub unit 111 and the body member 52 of the carrier unit 50, the first synchro hub unit 111 and the carrier unit 50 are connected. ) Are synchronized and rotated in the same direction.
  • FIG. 4 is a view schematically showing a state in which a two-speed transmission device for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention is in a parking mode.
  • the first sink unit 110 is connected to the carrier unit 50, and the second sink unit 120 is coupled to the ring gear unit 60. That is, when the first sink unit 110 is coupled to the carrier unit 50, and the second sink unit 120 is coupled to the ring gear unit 60, the ring gear unit 60 is restrained by the gear box unit 10. The rotation of the planetary gear unit 40 and the carrier unit 50 connected to the ring gear unit 60 is limited.
  • FIG. 5 is a view schematically showing a configuration in which a clutch unit and a control unit are added to a two-speed transmission for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the two-speed transmission device 1 for an electric vehicle may further include a clutch unit 70.
  • the clutch unit 70 is installed between the electric motor unit 21 and the sun gear unit 30 and controls the transmission of power through the drive shaft unit 22.
  • the clutch unit 70 when shifting from the first gear shift to the second gear shift, the clutch unit 70 is operated to block the transmission of power through the drive shaft 22, thereby reducing the shift shock. That is, when the first synchro 110 is shifted from a first speed shift spaced apart from the carrier unit 50 to a two-speed shift in which the first synchro unit 110 and the carrier unit 50 are connected, the clutch unit 70 is shifted. ) Blocks power transmission through the drive shaft 22.
  • the clutch unit 70 When the two-speed shift is completed, the clutch unit 70 is operated to allow power transmission through the drive shaft unit 22, and the sun gear unit 30 rotates by the rotation of the drive shaft unit 22.
  • the clutch unit 70 may be operated in a manual mode using a user's operating force or in an automatic mode using a driving device.
  • FIG. 6 is a view schematically showing a connection relationship of the control unit in the two-speed transmission for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • a two-speed transmission device 1 for an electric vehicle may include a first synchro part 110, a second synchro part 120, and a clutch part 70. It may further include a control unit 80 for controlling the operation of the). The controller 80 may sense the position of the shift lever 90 to control the first synchro 110, the second synchro 120, and the clutch 70.
  • the first synchro unit 110 is spaced apart from the carrier unit 50 under the control of the controller 80.
  • the second synchro part 120 is coupled to the ring gear part 60 to restrain the ring gear part 60.
  • the first sink unit 110 is moved in the direction of the carrier unit 50 under the control of the controller 80 so that the carrier unit ( 50) and synchronized.
  • the second sink unit 120 is spaced apart from the ring gear unit 60 to release the coupling.
  • the clutch unit 70 restricts the power transmission of the drive shaft unit 22 under the control of the control unit 80.
  • the first sink unit 110 is connected to the carrier unit 50 under the control of the controller 80, and the second sink unit 120 is connected to the ring gear unit 60. ) Is combined.
  • the clutch unit 70 may block power transmission of the driving shaft unit 22 under the control of the controller 80.
  • the two-speed transmission device 1 for an electric vehicle can reduce the volume and weight of the transmission and reduce its own weight by applying a planetary gear.
  • the two-speed transmission device 1 for an electric vehicle is capable of two-speed shifting through the first synchro unit 110 and the second synchro unit 120, and may implement a parking mode.
  • the clutch unit 70 may selectively block power transmission to mitigate an impact at a shift time.
  • the two-speed transmission device 1 for an electric vehicle may be automatically shifted by the control of the controller 80.

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Abstract

본 발명의 전기자동차용 2단 변속장치는 기어박스부와, 기어박스부 내부로 동력을 제공하는 구동부와, 기어박스부에 내장되고 구동부와 축 연결되어 회전되는 선기어부와, 기어박스부에 내장되고 선기어부의 외측부에 맞물려 설치되는 유성기어부와, 기어박스부에 내장되고 유성기어부를 회전 가능하게 지지하는 캐리어부와, 기어박스부에 내장되고 캐리어부의 외측에 설치되며 유성기어부에 치합되는 링기어부와, 구동부에 축 연결되어 선기어부와 함께 회전하며 캐리어부에 선택적으로 연결되어 변속을 조절하는 제1싱크로부와, 기어박스부에 장착되고 링기어부에 선택적으로 결합되어 변속을 조절하는 제2싱크로부를 포함한다.

Description

전기자동차용 2단 변속장치
본 발명은 전기자동차용 2단 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2단 변속에 사용되는 부품수가 감소되어 유지보수 비용을 절감하며 생산성을 향상시킬 수 있는 전기자동차용 2단 변속장치에 관한 것이다.
일반적으로 전기자동차는 연료로서 가솔린 엔진과는 달리 전기를 사용하고, 동력원으로 축전지를 사용한다. 이러한 전기자동차는 배기가스의 배출이 전혀 없는 무공해차량으로 최근에 각광을 받고 있다. 전기자동차는 모터의 특성이 우수하여 단일 기어비를 갖는 감속기를 사용하여 차량의 속도를 조절한다.
종래에는 모터의 토크만을 사용하여 동작하거나, 전기 감속기만을 사용할 경우, 상대적으로 모터의 용량이 커지며, 이에 따른 생산비용도 상승한다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2004-0033701호(2004.04.28. 공개, 발명의 명칭 : 하이브리드 전기 차량의 변속 장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 전기자동차의 주행조건을 만족하면서 용량이 작은 모터를 사용하여 생산비용을 절감할 수 있는 전기자동차용 2단 변속장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 전기자동차용 2단 변속장치는 기어박스부; 상기 기어박스부 내부로 동력을 제공하는 구동부; 상기 기어박스부에 내장되고, 상기 구동부와 축 연결되어 회전되는 선기어부; 상기 기어박스부에 내장되고, 상기 선기어부의 외측부에 맞물려 설치되는 유성기어부; 상기 기어박스부에 내장되고, 상기 유성기어부를 회전 가능하게 지지하는 캐리어부; 상기 기어박스부에 내장되고, 상기 캐리어부의 외측에 설치되며, 상기 유성기어부에 치합되는 링기어부; 상기 구동부에 축 연결되어 상기 선기어부와 함께 회전하며, 상기 캐리어부에 선택적으로 연결되어 변속을 조절하는 제1싱크로부; 및 상기 기어박스부에 장착되고, 상기 링기어부에 선택적으로 결합되어 변속을 조절하는 제2싱크로부;를 포함한다.
본 발명에서 상기 구동부는, 전기의 공급으로 동작되는 전기모터부; 및 상기 전기모터부에 연결되어 회전하고, 상기 선기어에 연결되는 구동축부;를 포함한다.
본 발명에서 상기 제1싱크로부는, 상기 캐리어부와 이격되게 설치되고, 상기 구동축부에 연결되는 제1싱크로허브부; 및 상기 제1싱크로허브부의 외측에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되어 상기 제1싱크로허브부와 상기 캐리어부를 선택적으로 연결하는 제1싱크로슬리브부;를 포함한다.
본 발명에서 상기 제1싱크로슬리브부에 의해 상기 제1싱크로허브부와 상기 캐리어부가 서로 연결되면, 상기 캐리어부는 상기 제1싱크로허브부와 동기화되어 상기 제1싱크로허브부의 회전 시 동일한 방향으로 회전된다.
본 발명에서 상기 전기모터부와 상기 선기어부 사이에 설치되고, 상기 구동축부를 통한 동력의 전달을 제어하는 클러치부를 더 포함한다.
본 발명에서 상기 제1싱크로부와, 상기 제2싱크로부와, 상기 클러치부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함한다.
본 발명에서 상기 제2싱크로부는 상기 기어박스부에 고정되고, 슬라이딩 이동 가능하게 설치되어 상기 링기어부에 결합되거나 결합해제 가능하다.
본 발명에서 상기 제2싱크로부가 상기 링기어부에 결합되면, 상기 링기어부의 회전은 제한된다.
본 발명에서 상기 제1싱크로부가 상기 캐리어부와의 연결이 해제되고 상기 제2싱크로부가 상기 링기어부와 결합되면, 1속 변속단이 구현된다.
본 발명에서 상기 제1싱크로부가 상기 캐리어부와 연결되고 상기 제2싱크로부가 상기 링기어부와의 결합이 해제되면, 2속 변속단이 구현된다.
본 발명에서 상기 제1싱크로부가 상기 캐리어부와 연결되고 상기 제2싱크로부가 상기 링기어부와 결합되면, 주차모드가 구현된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 2단 변속장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 2단 변속장치가 1단으로 동작되는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 2단 변속장치가 2단으로 동작되는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 2단 변속장치가 주차모드인 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 2단 변속장치에 클러치부와 제어부가 추가된 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 2단 변속장치에서 제어부의 연결관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전기자동차용 2단 변속장치의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 2단 변속장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 2단 변속장치(1)는 기어박스부(10)와, 구동부(20)와, 선기어부(30)와, 유성기어부(40)와, 캐리어부(50)와, 링기어부(60)와, 제1싱크로부(110)와, 제2싱크로부(120)를 포함한다.
기어박스부(10)는 차체에 장착되고, 구동부(20)는 기어박스부(10) 내부로 동력을 제공한다. 기어박스부(10)에는 선기어부(30)와, 유성기어부(40)와, 캐리어부(50)와, 링기어부(60)와, 제1싱크로부(110)와, 제2싱크로부(120)가 내장된다.
구동부(20)는 전기자동차에 동력을 제공한다. 구동부(20)는 전기의 공급으로 동작되는 전기모터부(21)와, 전기모터부(21)에 연결되어 회전하는 구동축부(22)를 포함한다.
본 실시예에서 구동부(20)는 전기모터부(21)를 사용할 수 있으며, 전기모터부(21)와 다른 동력장치를 동시에 사용할 수 있다. 구동축부(22)는 전기모터부(21)에 연결된다. 전기모터부(21)가 동작되면 구동축부(22)가 회전되고, 구동축부(22)와 연결된 선기어(30)도 회전된다.
선기어부(30)는 구동부(20)와 축 연결되어 회전된다. 구동부(20)에서 일측 방향으로 회전력이 제공되면, 선기어부(30)도 동일하게 일측 방향으로 회전된다. 만약 구동부(20)에서 타측 방향으로 회전력이 제공되면, 선기어부(30) 역시 동일하게 타측 방향으로 회전된다.
선기어부(30)는 구동부(20)와 축 연결되어 회전되는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 선기어부(30)는 구동부(20)와 직접 축 연결될 수도 있고, 다른 링크부재를 통해 간접적으로 축 연결될 수도 있으며, 이 외에 다양한 변형 실시가 가능하다.
유성기어부(40)는 선기어부(30)의 외측에 맞물려 설치되고, 캐리어부(50)는 유성기어부(40)가 회전 가능하도록 유성기어부(40)를 지지한다. 링기어부(60)는 캐리어부(50)의 외측에 설치되며, 유성기어부(40)에 치합된다.
선기어부(30)의 외측에 맞물려 설치되는 유성기어부(40)는 설정된 간격으로 이격되어 선기어부(30)의 외측에 복수개가 설치된다. 유성기어부(40)는 선기어부(30)의 외측에 맞물려서 회전하는 동시에 선기어부(30)의 외측을 따라 이동한다. 유성기어부(40)는 캐리어부(50)에 회전 가능하게 설치되므로, 유성기어부(40)의 회전으로 캐리어부(50)도 회전된다.
캐리어부(50)는 유성기어부(40)를 회전 가능하게 지지하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 본 실시예에 따른 캐리어부(50)는, "ㄷ"자 단면 형상으로 형성되어 유성기어부(40)가 회전 가능하게 설치되는 몸체부재(52)와, 몸체부재(52)의 회전 중심에 연결되는 출력축(54)을 포함한다.
몸체부재(52)와 출력축(54)은 동시에 회전되며, 몸체부재(52)의 내측에 선기어부(30)가 설치되며, 몸체부재(52)의 개구된 부분에 제1싱크로부(110)가 설치된다.
링기어부(60)는 캐리어부(50)의 외측에 설치되며, 링기어부(60)의 내측부를 따라 치형이 형성된다. 링기어부(60)의 내측부에 유성기어부(40)가 치합되며, 선기어부(30)의 회전으로 유성기어부(40)가 회전하면서 링기어부(60)를 따라 이동된다.
제1싱크로부(110)는 구동부(20)에 축 연결된다. 제1싱크로부(110)는 선기어부(30)와 함께 회전하며, 캐리어부(50)에 결합되거나 해제되어 변속을 조절한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1싱크로부(110)는 제1싱크로허브부(111)와, 제1싱크로슬리브부(112)를 포함한다. 제1싱크로허브부(111)는 캐리어부(50)와 이격되어 구동축부(22)에 연결된다. 제1싱크로슬리브부(112)는 제1싱크로허브부(111)의 외측에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되며, 제1싱크로허브부(111)와 캐리어부(50)를 선택적으로 연결한다. 제1싱크로슬리브부(112)에 의해 제1싱크로허브부(111)와 캐리어부(50)가 연결되면, 제1싱크로허브부(111)와 캐리어부(50)의 회전은 동기화된다.
제1싱크로허브부(111)는 캐리어부(50)와 이격된 전방(도 1 기준 좌측)에 설치되어 구동축부(22)에 고정되며, 구동축부(22)의 회전으로 선기어부(30)와 같이 회전된다. 제1싱크로허브부(111)와 마주하는 제1싱크로슬리브부(112)의 내측부에는 치형이 형성되며, 제1싱크로허브부(111)의 외측부와 캐리어부(50)의 외측부에도 치형이 형성된다. 이로써 제1싱크로슬리브부(112)의 내측부와 제1싱크로허브부(111)의 외측부 및/또는 캐리어부(50)의 외측부는 결합될 수 있다.
제1싱크로슬리브부(112)는 제1싱크로허브부(111)와 캐리어부(50)를 연결하여, 제1싱크로허브부(111)와 캐리어부(50)의 회전을 동기화시키는 기술사상 안에서 다양한 이음장치가 사용될 수 있다.
제2싱크로부(120)는 기어박스부(10)에 장착되고, 링기어부(60)에 선택적으로 결합된다. 즉, 제2싱크로부는 링기어부(60)에 결합되거나 결합해제되어 변속을 조절한다. 제2싱크로부(120)는 기어박스부(10)에 고정된 상태에서 슬라이드 이동 가능하게 설치되어 링기어부(60)에 선택적으로 결합된다. 제2싱크로부(120)가 링기어부(60)에 결합되면, 링기어부(60)의 회전을 제한할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 2단 변속장치가 1단으로 동작되는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 1단 변속단에서는 제1싱크로부(110)가 캐리어부(50)와의 연결이 해제되고, 제2싱크로부(120)가 링기어부(60)와 결합된다. 즉, 제1싱크로부(110)가 캐리어부(50)에서 이격되면, 선기어부(30)가 일측 방향으로 회전할 때 링기어부(60)도 일측 방향으로 회전하려 하는데, 이때 링기어부(60)의 일측 방향의 회전, 예를 들어 시계 방향 회전은 제2싱크로부(120)에 의해 구속된다.
상기한 상태에서, 전기모터부(21)의 동작으로 구동축부(22)가 시계 방향으로 회전한다고 가정하면, 구동축부(22)와 함께 선기어부(30)도 시계 방향으로 회전하고, 선기어부(30)에 맞물려 있는 유성기어부(40)는 반시계 방향으로 회전하는 자전운동을 한다.
이때, 제2싱크로부(120)에 의해 링기어부(60)가 구속되어 있으므로, 유성기어부(40)는 링기어부(60)를 따라 움직인다. 즉, 유성기어부(40)는 시계 방향으로 공전운동을 하며, 유성기어부(40)와 함께 캐리어부(50)도 유성기어부(40)의 공전 방향과 같은 방향으로 회전한다.
유성기어부(40)가 반시계 방향으로 자전운동을 하면서 선기어부(30)의 외측을 공전하므로, 유성기어부(40)와 함께 회전되는 캐리어부(50)의 회전 속도는 선기어부(30)의 회전속도보다 느리게 된다. 즉, 링기어부(60)의 회전이 구속된 상태에서 선기어부(30)를 구동하면, 캐리어부(50)도 같은 방향으로 감속되면서 회전하므로, 전기자동차용 2단 변속장치(1)의 1단 변속이 이루어진다.
한편, 구동축부(22)가 시계 방향으로 회전되면 전진 1단 변속이 이루어지고, 구동축부(22)가 반시계 방향으로 회전되면 후진 1단 변속이 이루어질 수 있다.
도 3은 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 2단 변속장치가 2단으로 동작되는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 2단 변속단에서는 제1싱크로부(110)가 캐리어부(50)와 연결되고, 제2싱크로부(120)가 링기어부(60)와의 결합이 해제된다. 즉, 제1싱크로슬리브부(112)가 이동되어 제1싱크로허브부(111)와 캐리어부(50)의 몸체부재(52)를 연결하면, 제1싱크로허브부(111)와 캐리어부(50)는 동기화되어 동일한 방향으로 회전된다.
상기한 상태에서, 전기모터부(21)가 동작되어 구동축부(22)가 시계 방향으로 회전한다고 가정하면, 구동축부(22) 및 제1싱크로허브부(111)와 함께 선기어부(30)가 회전한다. 제1싱크로허브부(111)와 캐리어부(50)의 몸체부재(52)가 제1싱크로슬리브부(112)에 의해 연결되므로, 제1싱크로허브부(111)와 제1싱크로슬리브부(112)도 같이 회전된다.
제1싱크로부(110)의 동작으로 선기어부(30)와 캐리어부(50)가 결합된 상태에서, 선기어부(30)를 시계 방향으로 회전시키면, 선기어부(30)에 맞물려 있는 유성기어부(40)가 반시계 방향으로 자전하면서 공전하려고 하여도, 캐리어부(50)가 선기어부(30)에 결합되어 움직이지 못하므로, 유성기어부(40)의 자전운동 및 공전운동이 구속된다. 즉, 유성기어부(40)와 캐리어부(50) 및 제1싱크로허브부(111)는 선기어부(30)와 한 몸체가 되어 선기어부(30)와 함께 회전하므로, 전기자동차용 2단 변속장치(1)의 2단 변속이 이루어진다.
한편, 구동축부(22)가 시계 방향으로 회전되면 전진 2단 변속이 이루어지고, 구동축부(22)가 반시계 방향으로 회전되면 후진 2단 변속이 이루어질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 2단 변속장치가 주차모드인 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 주차모드에서는 제1싱크로부(110)가 캐리어부(50)와 연결되고, 제2싱크로부(120)가 링기어부(60)와 결합된다. 즉, 제1싱크로부(110)가 캐리어부(50)와 결합되고, 제2싱크로부(120)가 링기어부(60)와 결합되면, 링기어부(60)가 기어박스부(10)에 구속되고, 링기어부(60)에 연결되는 유성기어부(40) 및 캐리어부(50)의 회전이 제한된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 2단 변속장치에 클러치부와 제어부가 추가된 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 2단 변속장치(1)는 클러치부(70)를 더 포함할 수 있다. 클러치부(70)는 전기모터부(21)와 선기어부(30) 사이에 설치되고, 구동축부(22)를 통한 동력의 전달을 제어한다.
일 예로, 1단 변속에서 2단 변속으로 변속되는 경우, 클러치부(70)가 동작되어 구동축(22)을 통한 동력의 전달을 차단하므로, 변속충격을 감소시킬 수 있다. 즉, 제1싱크로부(110)가 캐리어부(50)에서 이격된 1단 변속에서 제1싱크로부(110)와 캐리어부(50)가 연결된 2단 변속으로 변속이 이루어지는 경우, 클러치부(70)가 구동축부(22)를 통한 동력 전달을 차단한다.
2단 변속이 완료되면, 클러치부(70)가 동작되어 구동축부(22)를 통한 동력전달을 허용하여, 구동축부(22)의 회전으로 선기어부(30)가 회전한다. 이러한 클러치부(70)는 사용자의 조작력을 이용한 수동모드로 동작되거나, 구동장치를 이용한 자동모드로 동작될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 2단 변속장치에서 제어부의 연결관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5와 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 2단 변속장치(1)는 제1싱크로부(110)와, 제2싱크로부(120)와, 클러치부(70)의 동작을 제어하는 제어부(80)를 더 포함할 수 있다. 제어부(80)는 변속레버(90)의 위치를 감지하여 제1싱크로부(110)와, 제2싱크로부(120)와, 클러치부(70)를 제어할 수 있다.
일 예로, 변속레버(90)가 1단 변속지점에 위치되는 경우, 제어부(80)의 제어로 제1싱크로부(110)가 캐리어부(50)로부터 이격된다. 그리고, 제2싱크로부(120)는 링기어부(60)와 결합되어 링기어부(60)를 구속한다.
상기한 상태에서 2단 변속을 위해 변속레버(90)가 2단 변속지점에 위치되면, 제어부(80)의 제어로 제1싱크로부(110)가 캐리어부(50) 방향으로 이동되어 캐리어부(50)와 연결되면서 동기화된다. 그리고, 제2싱크로부(120)는 링기어부(60)와 이격되어 결합이 해제된다.
변속레버(90)가 1단과 2단 사이에서 변속을 위해 이동되는 동안, 제어부(80)의 제어로 클러치부(70)가 구동축부(22)의 동력 전달을 제한한다.
한편, 변속레버(90)가 주차모드에 위치되면, 제어부(80)의 제어로 제1싱크로부(110)가 캐리어부(50)와 연결되고, 제2싱크로부(120)가 링기어부(60)와 결합된다. 이때, 제어부(80)의 제어로 클러치부(70)가 구동축부(22)의 동력 전달을 차단할 수 있다.
본 발명에 따른 전기자동차용 2단 변속장치(1)는 유성기어를 적용하여 변속기의 부피와 무게가 감소되고 자체 중량을 줄일 수 있다
본 발명에 따른 전기자동차용 2단 변속장치(1)는 제1싱크로부(110)와 제2싱크로부(120)를 통해 2단 변속이 가능하고, 주차모드도 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 전기자동차용 2단 변속장치(1)는 클러치부(70)가 동력 전달을 선택적으로 차단하여 변속 시점에서 충격을 완화할 수 있다.
본 발명에 따른 전기자동차용 2단 변속장치(1)는 제어부(80)의 제어로 변속이 자동으로 이루어질 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 기어박스부;
    상기 기어박스부 내부로 동력을 제공하는 구동부;
    상기 기어박스부에 내장되고, 상기 구동부와 축 연결되어 회전되는 선기어부;
    상기 기어박스부에 내장되고, 상기 선기어부의 외측부에 맞물려 설치되는 유성기어부;
    상기 기어박스부에 내장되고, 상기 유성기어부를 회전 가능하게 지지하는 캐리어부;
    상기 기어박스부에 내장되고, 상기 캐리어부의 외측에 설치되며, 상기 유성기어부에 치합되는 링기어부;
    상기 구동부에 축 연결되어 상기 선기어부와 함께 회전하며, 상기 캐리어부에 선택적으로 연결되어 변속을 조절하는 제1싱크로부; 및
    상기 기어박스부에 장착되고, 상기 링기어부에 선택적으로 결합되어 변속을 조절하는 제2싱크로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 2단 변속장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 구동부는, 전기의 공급으로 동작되는 전기모터부; 및
    상기 전기모터부에 연결되어 회전하고, 상기 선기어에 연결되는 구동축부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 2단 변속장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1싱크로부는, 상기 캐리어부와 이격되게 설치되고, 상기 구동축부에 연결되는 제1싱크로허브부; 및
    상기 제1싱크로허브부의 외측에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되어 상기 제1싱크로허브부와 상기 캐리어부를 선택적으로 연결하는 제1싱크로슬리브부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 2단 변속장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제1싱크로슬리브부에 의해 상기 제1싱크로허브부와 상기 캐리어부가 서로 연결되면, 상기 캐리어부는 상기 제1싱크로허브부와 동기화되어 상기 제1싱크로허브부의 회전 시 동일한 방향으로 회전되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 2단 변속장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 전기모터부와 상기 선기어부 사이에 설치되고, 상기 구동축부를 통한 동력의 전달을 제어하는 클러치부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 2단 변속장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제1싱크로부와, 상기 제2싱크로부와, 상기 클러치부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 2단 변속장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제2싱크로부는 상기 기어박스부에 고정되고, 슬라이딩 이동 가능하게 설치되어 상기 링기어부에 결합되거나 결합해제 가능한 것을 특징으로 하는 전기자동차용 2단 변속장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제2싱크로부가 상기 링기어부에 결합되면, 상기 링기어부의 회전은 제한되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 2단 변속장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제1싱크로부가 상기 캐리어부와의 연결이 해제되고 상기 제2싱크로부가 상기 링기어부와 결합되면, 1속 변속단이 구현되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 2단 변속장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제1싱크로부가 상기 캐리어부와 연결되고 상기 제2싱크로부가 상기 링기어부와의 결합이 해제되면, 2속 변속단이 구현되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 2단 변속장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제1싱크로부가 상기 캐리어부와 연결되고 상기 제2싱크로부가 상기 링기어부와 결합되면, 주차모드가 구현되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 2단 변속장치.
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